[发明专利]对表面的位置进行远程光学测量的方法和设备

说明书

本公开涉及对表面的位置进行远程光学测量的方法和设备。用于对测量表面相对于参考位置的位置进行光学测量的系统和方法。该系统是无线网络，系统包括位于中央的数据获取计算机以及多个位于远程的传感器模块，传感器模块安装在中央接收器的无线通信范围内的不同位置。每个传感器模块被安装到夹具上，夹具被制成专用于控制面位置并且嵌入有RFID标签以指示夹具位置。传感器模块的光学部件被选择以能够指示测量表面相对于参考位置的线性位置并随后广播测量结果。广播结果被中央接收器接收并被数据获取计算机处理，数据获取计算机装有显示测量数据的人机界面软件。

技术领域

本文公开的技术整体上涉及用于对测量表面相对于参考位置的位置进行测量的系统和方法。特别地，本文公开的技术涉及用于根据交通工具操作员的控制校准转向装置的系统和方法，更具体地，涉及根据飞机操作员的控制校装飞机控制面。

背景技术

流体动力学包括空气动力学和流体力学的学科，以优化交通工具控制面上的流体流动。在交通工具移动期间，操作员精准地移动控制面以产生转向力，从而在指定路径中指引交通工具并实现行驶期间的稳定性。例如，可以调节方向舵以使飞机转向，或者水平尾翼上的升降舵可以被定位以稳定升力。通常将复杂的三维形状用作控制面以优化燃料消耗量并提供有效操作。这些形状结合其他表面决定了交通工具的性能特性。

已知用于校准控制面(control surfaces，操纵面)和相关系统的各种校装方法(rigging methods)。可枢转的控制面(例如方向舵、升降舵、副翼或襟副翼)可以使交通工具(例如飞机)转向。控制面形状的偏差可能使交通工具控制与控制面之间的关系失真。校准是通过建立对准特征作为控制面的一部分来恢复该关系，对准特征可以与交通工具已知控制设置关联的交通工具上的校装点对准。计量装置和/或计算机软件可以用于校准。计量装置可以限定交通工具上的参考表面(例如包括多个线性测量标记的对准分度板)、控制面的旋转轴以及对准特征的目标位置(例如中点位置或零点位置)之间的位置关系。通过将控制面操纵到相对于参考表面的目标关系，对准特征在控制面上的位置可以相对于操作员的控制校准。以这种方式，操作员的控制可以被校装成准确地反映控制面的真实位置，从而改善交通工具性能。

目前在一些飞机上用于控制面校装的工具在确保测试准确性以及飞机和人员安全性方面存在问题。需要一种系统和方法，能够使用户通过非接触手段测量各种控制面的位置以进行校装。

发明内容

下面详细公开的主题涉及用于对测量表面相对于参考位置的位置进行光学测量的系统和方法。该系统是无线网络，系统包括位于中央的数据获取计算机以及一组(以下称为“多个”)位于远程的传感器(以下称为“传感器模块”)，传感器模块安装在中央接收器的无线通信范围内的不同位置。每个传感器模块被配置为对测量表面相对于参考位置的位置进行测量并随后广播测量结果，其中广播结果被中央接收器接收并被数据获取计算机处理。数据获取计算机装有显示测量数据的人机界面软件。

根据下面详细公开的示例性实施方式，传感器模块安装到飞机上，用于控制面校装程序。包括多个传感器模块的系统在下文中将被称为“远程光学控制面指示系统”，多个传感器模块被安装到飞机上并且被配置为对控制面相对于参考位置的位置进行测量并随后广播测量结果。远程光学控制面指示系统允许用户通过非接触手段对控制面的位置进行测量以用于校装，从而消除人员接触危害性飞机能量的风险。

更具体地，远程光学控制面指示系统包括一组相同的传感器模块，这些传感器模块被固定到各种飞机位置上以用于飞行控制校装目的。这些传感器配备有对飞行控制面相对于相邻飞机几何形状的位置进行测量的光学部件。传感器通过定制的夹具组件被分度到飞机，每个夹具组件具有用于识别夹具和附接到该夹具的传感器的装置。测量值被无线发送到装有数据获取(DAQ)软件应用程序的位于中央的计算机。DAQ计算机能够向传感器模块发送简单的远程命令。工具箱配备有用于软件调零的传感器调零托架组件。当远程光学控制面指示系统用于飞行控制校装目的时，生成指示控制面何时处于其零点(中点)位置的数据信号。【如本文所用，术语“零点位置”和“中点位置”是同义的】。